JP2000239872A - 水系脱脂洗浄方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】被洗浄物の表面にシミを残さず、しかも排水処
理装置を必要としない水系脱脂洗浄方法及び装置を提供
する。 【解決手段】水系の洗浄液２を入れた洗浄槽３と、その
洗浄液２へ被処理物を浸漬して効率よく脱脂洗浄する手
段としてのエレベータ装置４と、洗浄液２から取り出し
た被処理物に水系洗浄液２のシャワーを噴射するシャワ
ー手段であるシャワーノズル７ａ，７ｂと、純水を噴霧
状に噴射する手段であるミスト噴射ノズル１４とを備え
ている。霧状に噴霧された純水のミストが脱脂洗浄され
た被処理物の表面に付着して純水の被膜となり汚れ成分
を流し去る噴霧リンスにより、僅かの純水でシミ成分を
全面的に除去でき、しかも排水処理装置が不要である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、油の付着した被処
理物の水系洗浄液による脱脂洗浄方法および装置の改良
に係り、特に被処理物の表面にシミを残さず、しかも排
水処理装置も格別必要としない水系脱脂洗浄方法及び装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、油が付着した金属材料等の脱脂洗
浄法としては、洗浄性能が高い１，１，１−トリクロル
エタンや塩素系有機溶剤を用いた蒸気洗浄が利用されて
いた。しかし、それらの有機溶剤はオゾン層の破壊など
の環境破壊をもたらすことが明らかになり、その使用が
禁止又は厳しく規制されるに至り、各種の代替洗浄方法
が開発されてきている。

【０００３】現在の代替洗浄方法としては、アルカリ，
界面活性剤の水溶液を用いる水系洗浄と、炭化水素系溶
剤を用いる洗浄方法とが多く採用されている。しかし、
後者の炭化水素系溶剤には引火性があり、その使用が制
限されている。よって、現時点では、前者の水系洗浄方
法が多く利用されている。図５は、水系洗浄方法による
切粉，切削油の除去工程の例を示したものである。一般
的には洗浄工程で弱アルカリ系洗浄剤を用いてシャワ
ー，超音波洗浄等を行い脱脂洗浄する。製品表面のシミ
が問題となる分野であれば、その後、水によるリンス工
程を１〜２回行っている。リンス手段としては、上下揺
動の他、シャワー又は超音波を使用する。リンス後、エ
アブローでできるだけ水分を飛ばした後、熱風を吹きつ
けて乾燥する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の水系脱脂洗浄方
法では、リンス工程でシャワーとして多量の水道水また
は純水を使用する。通常、水道水中にはＣａ，Ｎａ，Ｓ
ｉ，Ｃｌ等がイオン化された状態で含まれており、乾燥
時には水分のみが蒸発してＣａ，Ｎａ，Ｓｉ，Ｃｌ等が
濃縮され、最終的に水ジミ（ウォーターマーク）となっ
て被洗浄物の表面に残り良好な表面品質が得にくく、後
工程に影響を及ぼす場合があるという問題がある。

【０００５】また、純水でシャワーリンスする方法で
も、脱脂洗浄工程で用いたアルカリ系洗浄剤や界面活性
剤が完全に除去されないと同じくイオンが残ってウォー
ターマークが発生する。ウォーターマークを残さないた
めには、被洗浄物の全面がリンスできるように大量の純
水を用いなければならず、しかも一回使用したリンス水
にはアルカリ剤が含まれるから排水処理してアルカリを
中和して捨てる必要がある。しかし、一般に排水処理装
置を備えているところは少なく、その建設と維持のため
に多額の設備コストおよびランニングコストがかかるの
で、特に中小企業への普及を妨げているという問題があ
る。

【０００６】また、従来、スチームを用いてリンスする
ことが試みられているが、この方式ではスチーム発生用
のボイラが必要であり、更にスチームが凝縮してオーバ
ーフローした洗浄液の排水処理がやはり必要となり、上
記同様に設備費用とランニングコストがかかるという問
題がある。以上のような理由から、被処理物の水シミ
（ウォーターマーク）が問題になる場合には、安全性の
点に不安があるにもかかわらず炭化水素系の洗浄を選択
せざるを得なかった。

【０００７】そこで本発明は、かかる従来の問題点に着
目してなされたものであり、被洗浄物の表面にシミを残
さず、しかも排水処理装置を必要としない水系脱脂洗浄
方法及び装置を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１に係る水系脱脂洗浄方法は、油の付着し
た被処理物を、水系の洗浄液により脱脂洗浄した後、純
水噴霧リンスを施すことを特徴とする。また、請求項２
に係る水系脱脂洗浄方法は、洗浄槽内の水系の洗浄液へ
浸漬して脱脂洗浄する工程と、その洗浄液から引き揚げ
てシャワーする工程と、その後純水を噴霧状に噴射して
当該被処理物の表面を清浄化する噴霧リンス工程とを含
むことを特徴とする。

【０００９】また、請求項３に係る水系脱脂洗浄装置
は、水系の洗浄液を入れた洗浄槽と、その洗浄液へ被処
理物を浸漬して脱脂洗浄する手段と、洗浄液から取り出
した被処理物に水系洗浄液のシャワーを噴射するシャワ
ー手段と、純水を噴霧状に噴射する噴霧リンス手段とを
備えたことを特徴とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図１は、本発明の水系脱脂洗浄装
置の一実施形態を示す模式図である。この水系脱脂洗浄
装置１は、上部に空間を有して水系の洗浄液２を蓄える
洗浄槽３を備えている。ここでいう水系の洗浄液２とし
ては、水を単独で用いてもよいが、必要に応じて（沸点
の高いホット系焼入れ油のような場合）陰イオン性界面
活性剤，非イオン性界面活性剤，陽イオン性界面活性
剤，両性界面活性剤のいずれかを単独または併用で添加
して用いてもよい。或いは弱アルカリ洗剤を少量添加し
ても良い。これにより付着油分の金属面からの分離が促
進され、洗浄能力を高めることができる。

【００１１】この洗浄槽３の側面に被処理物であるワー
クを出し入れするための開閉扉３Ａが設けられており、
洗浄槽３の内部には、ワークを洗浄液２へ浸漬して効率
よく脱脂洗浄するための手段として昇降装置と揺動装置
とを兼ねるエレベータ装置４が配設されている。当該エ
レベータ装置４は、ワーク収納用のバスケット５を搭載
するエレベータフレーム４Ａと、これを昇降並びに上下
揺動駆動させるため洗浄槽３の上部に取り付けた駆動シ
リンダ４Ｂとを備えている。

【００１２】また、洗浄槽３内の天井部には、上部の空
間に引き揚げられたバスケット５内に収納したワークに
対して上方から水系洗浄液のシャワーを噴射するリンス
用のシャワー手段としてシャワーノズル７ａが設置され
ると共に、上部空間の側壁部にもワークに対して側方か
ら水系洗浄液のシャワーを噴射するシャワーノズル７ｂ
が設置されている。各シャワーノズル７ａ，７ｂには、
それぞれ配管７ｃ，三方切り換え弁８を介して接続され
ているシャワー兼噴流ポンプ９により、洗浄槽３内の洗
浄液２が循環供給されるようになっており、その洗浄液
２を噴射する。更に、洗浄液２が入れてある洗浄槽３の
下部の側面には、洗浄液２内に浸漬されたエレベータフ
レーム４Ａを囲んで多数の噴流ノズル１０が配設され、
シャワー兼噴流ポンプ９で汲み出した洗浄液２を三方切
り換え弁８，配管１０ａを介して循環させつつ噴流を形
成する。

【００１３】一方、洗浄槽３の底面には、エアノズル１
１が配設されており、ブロワ１２で供給されるエアを配
管１１ａを介して導き、洗浄液２内に連続的に噴射して
多数の気泡を発生させるようになっている。この上昇気
泡のエアバブリング作用で洗浄液２を激しく攪拌してワ
ークからの脱脂を促進させるものである。洗浄槽３の洗
浄液２の液面位置には、浮上油除去ノズル１３が配設し
てあり、液面に浮上した油を洗浄液２から分離して排出
するようになっている。なお、エアノズル１１として、
エアバブリング用の比較的大きな気泡を噴射するノズル
の他に、極めて微粒の気泡を連続的に洗浄液２内に放出
してワークから脱脂された油粒子に付着させることによ
りその浮上を促進させる油浮上分離用のミクロエアノズ
ル（例えば焼結金属フィルタを用いたもの等）を併設す
ることも可能である。

【００１４】本発明の水系脱脂洗浄装置１は、上述の、
ワークを洗浄液へ浸漬して脱脂洗浄する手段と、洗浄液
から取り出しリンスするシャワー手段とに加えて、更に
純水を噴霧状に噴射して仕上げリンスを行う噴霧リンス
手段を備えている。この噴霧リンス手段はミスト噴射ノ
ズル１４で構成され、例えば純水とエアとの二流体を混
合して噴射し平均粒子径が１００ミクロン以下という微
細な純水のミスト（霧）を発生させてワークの表面を濡
らすことが可能な二流体ノズル（市販品）が好適に利用
できる。このミスト噴射ノズル１４は、洗浄槽３の上部
空間においてバスケット５を囲むように配設され、圧縮
空気配管１４ａおよび図外の純水装置から切り換え式フ
ィルタ１５を経て供給される純水の供給配管１４ｂが接
続されている。なお、純水の供給配管１４ｂの分岐管１
４ｃが洗浄槽３の底部に接続されており、両配管１４
ｂ，１４ｃへの給水がそれぞれの開閉電磁弁１６，１７
により切り換えできるようにしている。

【００１５】次に、上記の水系脱脂洗浄装置による、ワ
ークに付着した油分の脱脂洗浄工程を、図２に示すプロ
セスフローチャートに従って説明する。予め、洗浄槽３
の下半部に、水系の洗浄液２を入れておく。 ステップ１：洗浄槽３の扉３Ａを開いて、ワークを収納
したバスケット５を、上昇させてあるエレベータフレー
ム４Ａに挿入して扉３Ａを閉じる。 ステップ２：初め、シャワーによる粗洗浄を行う。すな
わち、シャワーポンプ兼噴流ポンプ９を始動して槽内の
洗浄液２を汲み揚げ、三方切り換え電磁弁８，配管７ｃ
を経てシャワーノズル７ａ，７ｂからバスケット５内の
ワークに向けて洗浄液２のシャワーを所定時間吹き付
け、ワークの付着油を洗い落とす。この粗洗浄処理で付
着油分の多くがワークより除去され洗浄液２と共に落下
して槽底の洗浄液２に混入する。混入した油は洗浄液２
の液面に浮上して、その大部分は浮上油除去ノズル１３
から洗浄槽３の外へ排出される。 ステップ３：次に、駆動シリンダ４Ｂを作動させてエレ
ベータフレーム４Ａを下降させ、バスケット５を洗浄槽
３の水系の洗浄液２内に浸漬する。そして、浸漬させた
まま、駆動シリンダ４Ｂを限定したストローク範囲で作
動させ、バスケット５を上下揺動させる。同時に三方切
り換え電磁弁８を配管１０ａの方に切り換えて噴流ノズ
ル１０から洗浄液２を噴出させる。更に、ブロワ１２を
始動させて配管１１ａからエアノズル１１に大量のエア
を送り、洗浄液２内に多量の気泡を噴出させる。洗浄液
内での揺動と噴流との共同作用により被処理物面に付着
している油分がひき剥される。その水系の洗浄液２に界
面活性剤または弱アルカリ洗剤を添加してあれば、付着
油分の除去が促進される。所定時間揺動した後、エレベ
ータフレーム４Ａを液面上まで上昇させる。その上昇中
も噴流ノズル１０からの噴流を続けて、一旦分離した油
が被処理物面に再付着することを防止する。なお、エア
ノズル１１に、エアバブリング用の大きな気泡を放出す
るノズルのみでなく油浮上分離用のミクロエアノズルを
併用した場合は、エアバブリングによる付着油分離の促
進と共に、微細気泡による分離油の浮上促進も行われ
る。その場合は、揺動とエアバブリングとによる付着油
分離作業と切り離し、バスケット５を洗浄液２中に静か
に浸漬した状態（浸漬待機）でミクロエアノズルを使用
して微細気泡による分離油の浮上促進を行うことが好ま
しい。

【００１６】以上のステップ２〜ステップ３が脱脂洗浄
工程である。 ステップ４：被処理物を浸漬タンク１１の液面上に引き
揚げたら、シャワーポンプＰ₁ を駆動させてシャワーノ
ズル１２から洗浄液のシャワーを被処理物に所定時間噴
射する。これにより、被処理物面に残留している付着物
を洗い流す。ステップ４は仕上げ洗浄のシャワー工程で
ある。ここまでの工程（ステップ２〜４）に使用される
洗浄液２は、すべて洗浄槽３内のものを循環して使用し
ている。このように同一洗浄槽の洗浄液を循環しつつ繰
り返し使用すると、洗浄回数が増してくるにつれて洗浄
液中に汚れが溶解して累積するため、シャワー洗浄を行
った後に乾燥すると、ワーク表面にしみが目立つように
なる。このしみの発生を防止するために、次のステップ
５に進む。なお、洗浄槽３内の洗浄液２の汚れの度合い
に応じて、ときどき開閉電磁弁１７を開けて新しい純水
を供給することにより槽内洗浄液２の汚れの進行を抑え
連続使用することができる。 ステップ５：噴霧リンス工程である。ここでは、開閉電
磁弁１６を開き配管１４ｂを経て噴霧リンス手段である
ミスト噴射ノズル１４に純水を送ると共に、圧縮空気配
管１４ａを経て所定流量の圧縮空気を供給する。これに
より、ミスト噴射ノズル１４から平均粒径１００μｍ以
下という微細な霧を発生させる。この霧の微粒子は洗浄
槽３上部空間に浮遊して、洗浄槽３の洗浄液２から引き
揚げられているワークの表面に次々に付着し集合して水
膜を形成する。そしてワーク表面の洗浄液２や残存油分
等の汚れを洗い流しリンスする。浮遊する霧は、入り組
んだ形状のワークや重なり合っているワークに対して
も、通常のシャワーでは届きにくい深部や陰になった部
分まで全面的に浸透するから、ワーク表面の汚れをほぼ
完全に除去できてウォータマークが残らない。噴霧リン
スに使用する純水の水量は、洗浄槽３の洗浄液２の一部
が浮上油除去ノズル１３から分離浮上油とともに流出し
て目減りする分を補給する程度でよく、通常のシャワー
リンスの場合の１／５０〜１／１００の量に抑えること
が可能となった。したがって、排水処理装置も不要であ
る。因みに、従来の純水によるシャワーリンスの場合に
は、被洗浄物の全面にかかるように大量の純水を必要と
し、しかも一回使用した純水は捨てなければならないの
で、洗浄槽からオーバーフローした大量の洗浄排液を処
理するための排水処理装置が必要になる。

【００１７】こうして、脱脂洗浄されたワークは、バス
ケット４に入れたまま洗浄槽３から取り出されて乾燥工
程に送られ、熱風乾燥，減圧乾燥，吸引乾燥等の適宜の
乾燥手段により乾燥される。 （実施例）：表１，表２及び図３，図４に、本発明の噴
霧リンス工程を経て水系脱脂洗浄を行ったワークと、純
水シャワーリンスのみで済ます従来の水系脱脂洗浄法で
処理したワークとについて、しみ（ウォータマーク）の
存否をエネルギ分散型Ｘ線分析装置を用いて測定した試
験結果の一例を示す。

【００１８】

【表１】

【００１９】表１は本発明による脱脂洗浄後のワーク表
面の残留元素分析結果と測定条件とを示している。図３
は本発明による脱脂洗浄後のワーク表面の残留元素分析
結果を記録した図である。

【００２０】

【表２】

【００２１】表２は従来法による脱脂洗浄後のワーク表
面の残留元素分析結果と測定条件とを示している。図４
は従来法による脱脂洗浄後のワーク表面の残留元素分析
結果を記録した図である。この試験は、熱処理油が付着
したワークに対して水系脱脂洗浄を行った後、そのワー
クを、試料ホルダの大きさに合わせてカットし試験片を
作成し、その試験片をエネルギ分散型Ｘ線分析装置にセ
ットして電子線を照射し、試験片より発生する特性Ｘ線
の強度を測定して、表面に残留する「しみ（ウォータマ
ーク）」等の表面付着物の定性，定量分析を行ったもの
であり、前記特性Ｘ線の強度は物質中に含まれる元素の
重量濃度に比例することを利用している。

【００２２】この試験結果によれば、従来法による脱脂
洗浄後のワーク表面には、試料本体の構成成分であるＦ
ｅ元素以外に、特にＮａ，Ｓｉ，Ｃｌ等の残留元素が多
く検出されており、ウォータマークの存在を示してい
る。これに対して、本発明による脱脂洗浄後のワーク表
面には、試料本体の構成成分であるＦｅ元素しか検出さ
れておらず、ウォータマーク形成元素は残留していない
（すなわちウォータマークの形成はない）ことが明らか
である。なお、残油量は直接には測定されないが、ウォ
ータマーク形成元素が残留していないことからワーク表
面に残油はないといえる。

【００２３】なお、上記実施例では、熱処理油の付着し
た場合を例にとって説明したが、本発明はこれに限らず
その他の脱脂にも好適に利用可能である。また、被処理
物は金属に限らず、非金属にたいしても適用できる。ま
た、洗浄液にアルカリ洗剤や界面活性剤等を添加して脱
脂洗浄能力を高めると、脱脂洗浄工程において必ずしも
ワークの揺動やエアバブリングを必要としないこともあ
る。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
水系の洗浄液により脱脂洗浄した被処理物に純水噴霧リ
ンスを施すものとしたため、極めて少ない水量でウォー
ターマークを残さずにリンスできてしかも排水処理装置
も必要とせず、設備コストおよびランニングコストを低
く抑えながら高品質の処理が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の水系脱脂洗浄装置の一実施形態を示す
断面図である。

【図２】本発明の水系脱脂洗浄方法の一実施形態のプロ
セスフローチャートである。

【図３】本発明による脱脂洗浄後のワーク表面の残留元
素分析結果を記録した図である。

【図４】従来法による脱脂洗浄後のワーク表面の残留元
素分析結果を記録した図である。

【図５】従来の水系脱脂洗浄方法による切粉，切削油の
除去のプロセスフローチャートである。

【符号の説明】

１ 水系脱脂洗浄装置 ２ 洗浄液 ３ 洗浄槽 ４ 浸漬する手段 ７ａ シャワー手段 ７ｂ シャワー手段 １４ 噴霧リンス手段

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 油の付着した被処理物を、水系の洗浄液
   により脱脂洗浄した後、純水噴霧リンスを施すことを特
   徴とする水系脱脂洗浄方法。
2. 【請求項２】 油の付着した被処理物を、洗浄槽内の水
   系の洗浄液へ浸漬して脱脂洗浄する工程と、その洗浄液
   から引き揚げてシャワーする工程と、その後純水を噴霧
   状に噴射して当該被処理物の表面を清浄化する噴霧リン
   ス工程とを含むことを特徴とする水系脱脂洗浄方法。
3. 【請求項３】 水系の洗浄液を入れた洗浄槽と、その洗
   浄液へ被処理物を浸漬して脱脂洗浄する手段と、洗浄液
   から取り出した被処理物に水系洗浄液のシャワーを噴射
   するシャワー手段と、純水を噴霧状に噴射する噴霧リン
   ス手段とを備えたことを特徴とする水系脱脂洗浄装置。